JPH04303070A - 車両の後輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は前輪と共に後輪をも操舵
するようにした車両の後輪操舵装置に関するものである
。

【０００４】

【従来技術】車両の後輪操舵装置にあっては、あらかじ
め設定された転舵特性に基づいて後輪転舵が制御される
。特開昭５７−４４５６８号公報には、転舵特性を、ヨ
−レ−ト特性項を含むものとして設定したものが開示さ
れている。このヨ−レ−ト特性項は、ヨ−レ−トが発生
した場合にこれを収束させる方向に作用するもの、すな
わち同位相量を増大補正する成分として機能され、車両
の安定性向上に寄与することなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする問題点】転舵特性にヨ−レ−
ト特性項を有するものにおいて、車体に作用する横Ｇが
かなり大きくなる旋回時に同位相量が不足して、車両の
安定性を十分確保する上で好ましくない、という事態が
生じることが判明した。

【０００８】このような原因を追求したところ、後輪の
スリップ角とコ−ナリングパワ−との対応関係の特性に
起因するものである、ということが判明した。すなわち
、このスリップ角とコ−ナリングパワ−との対応関係は
、スリップ角の増大に伴って、当初はコ−ナリングパワ
−がほぼ線形的に上昇し、やがてスリップ角の増大に伴
なうコ−ナリングパワ−の上昇度合が減少し始めてやが
てピ−ク値となり、ピ−ク値を過ぎるとスリップ角の増
大に伴ってコ−ナリングパワ−が逆に低下することにな
る。

【００１０】一方、同位相量を増大させるということは
、後輪のスリップ角を大きくして後輪のコ−ナリングパ
ワ−を高めるためであるが、前述のようにコ−ナリング
パワ−のピ−ク値より若干前の時点からスリップ角とコ
−ナリングパワ−との関係が非線形となる領域となると
、同じ量だけスリップ角を増大させてもコ−ナリングパ
ワ−の増大がわずかとなる。したがって、ヨ−レ−ト特
性項にしたがって同位相量を増大させる場合、スリップ
角が小さい領域では問題とならなくても、前記非線形と
なる領域にまでスリップ角が増大すると、ヨ−レ−ト特
性項による同位相量増大分ではコ−ナリングパワ−が不
足し、この結果車両の安定性を十分確保することがでで
きなくなる。

【００１２】したがって、本発明の目的は、転舵特性と
してヨ−レ−ト特性項を備えたものを前提として、車両
の安定性を確保できる走行領域をより拡大し得るように
した車両の後輪操舵装置を提供することにある。

【００１４】

【発明の構成】前述の目的を達成するため、本発明にあ
っては、後輪のスリップ角とコ−ナリングパワ−との対
応関係が非線形となる領域では、不足分のコ−ナリング
パワ−を補うために、同位相量を増大させる増大手段を
設けてある。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、不足分の同位相量が増
大手段の作用によって補われるため、車両の安定性が確
保される領域をより拡大することができる。転舵特性と
しては、ヨ−レ−ト特性項の他に、回頭性確保のバラン
スから、同位相量を減少させる同位相量減少用特性項を
有するものであってもよい。

【００１８】増大手段による同位相量増大のためには、
例えばヨ−レ−ト特性項の制御ゲインを大きくすること
や、上記同位相量減少用特性項の制御ゲインを小さくす
ることによってなし得る。なお、スリップ角とコ−ナリ
ングパワ−との対応関係が非線形となる領域であるか否
かは、車速とハンドル舵角とに基づいて知ることができ
る。

【００２０】

【実施例】図１において、１２は左右前輪、１６は左右
後輪であり、左右前輪１２同士は前輪転舵機構１４によ
り連係されている。この前輪転舵機構１４にはハンドル
３０が連係されて、ハンドル３０の左右の操作によって
前輪１２が左右に転舵される（前輪舵角をθＦとして示
す）。また、左右の後輪１６同士は、後輪転舵機構１８
によって連係されて、左右の後輪が互いに同時に右また
は左に操舵される（後輪舵角をθＲとして示す）。

【００２２】前輪転舵機構１４と後輪転舵機構１８とは
、連係機構を構成する中間シャフト５２を介して機械的
に連係されている。この中間シャフト５２を介して、前
輪舵角θＦが後輪転舵機構１８に伝達されることになる
が、中間シャフト５２の操作量すなわち前輪舵角θＦは
、転舵比変更機構２０を介して所定の転舵比でもって後
輪転舵機構１８に伝達される。すなわち、転舵比θＳは
θＲ／θＦとして示されるが、転舵比変更手段２０によ
る転舵比変更によって、前輪舵角θＦの大きさが同じで
あっても、後輪舵角θＲが任意に変更され得ることにな
る。なお、転舵比変更機構２０そのものは既知であるが
、その一例については後に詳述する。

【００２４】転舵比変更機構２０は、例えばマイクロコ
ンピュ−タを利用して構成された制御ユニットＵによっ
て制御される。この制御ユニットＵは、あらかじめ設定
された転舵特性に基づいて得られる所定の転舵比θＳか
ら、後輪の目標舵角を決定し、転舵比を検出するセンサ
２８の出力をみつつ、後輪１６の実際の舵角θＲが目標
舵角となるように転舵比変更機構２０をフィ−ドバック
制御する。

【００２６】転舵特性は、実施例では、車速と舵角とヨ
−レ−トとをパラメ−タとして設定されており、このた
め制御ユニットＵには、各センサすなわち、車速Ｖを検
出するセンサ２４と、ハンドル舵角θＨを検出するセン
サ２５と、ヨ−レ−トＹを検出するセンサ２６と、転舵
比θＳを検出するセンサ２８からの各信号が入力される
。

【００２８】本実施例における転舵特性は、転舵比θＳ
を次式（１）に基づいて決定するものとして設定されて
いる。 θＳ＝−Ｃ１・θＨ＋Ｃ２・Ｙ　　　　・・・（１）

【
００３０】上記式において、Ｃ１・θＨは同位相量減少
用特性項となる舵角特性項、Ｃ２・Ｙはヨ−レ−ト特性
項であり、Ｃ１、Ｃ２はその制御ゲインである。この転
舵特性式のうち、「＋」の符号は同位相量増大を意味し
、「−」の符号は同位相量減少を意味する。したがって
、舵角特性項は同位相量減少用成分となり、ヨ−レ−ト
特性項は同位相量増大成分となる。

【００３２】実施例では、上記Ｃ１、Ｃ２は、それぞれ
車速Ｖと舵角θＨとをパラメ−タとする関数ｆ（Ｖ，θ
Ｈ）、ｇ（Ｖ，θＨ）として設定されている。換言すれ
ば、上記（１）式は、次の（２）式のようになる。 　　θＳ＝−ｆ（Ｖ，θＨ）＋ｇ（Ｖ，θＨ）・Ｙ　　
　　　　　　・・・（２）上記関数ｆ（Ｖ，θＨ）は例
えば図５のように設定され、またｇ（Ｖ，θＨ）は例え
ば図６のように設定されている。

【００３４】ここで、後輪のスリップ角βとコ−ナリン
グパワ−ＣＰとの対応関係を図７に示してある。この図
７から明らかなように、スリップ角を０から増大させて
いくと、コ−ナリングパワ−がβ１となるまではβとＣ
Ｐとの関係がほぼ線形となるが、β１を過ぎると非線形
となる。そして、β２でＣＰのピ−ク値となり、β２を
過ぎるとＣＰは非線形的に低下していくこととなる。し
たがって、β１を過ぎた時点では、必要とされるコ−ナ
リングパワ−上昇分を得るためには、スリップ角βの上
昇度合を線形領域よりも大きくすればよいということが
理解される。ただし、スリップ角をコ−ナリングパワ−
ＣＰのピ−ク値となるβ２よりも大きくしても無意味と
なる。

【００３６】本発明の制御例を図８に示すフロ−チャ−
トについて説明するが、以下の説明でＰはステップを示
す。先ずＰ１において各センサからの信号が入力された
後、Ｐ２において、例えば車速Ｖとハンドル舵角θＨと
に基づいて設定されたマップを参照して、後輪のスリッ
プ角βが決定される。

【００３８】Ｐ３では、Ｐ２で決定されたスリップ角β
が、図７に示すスリップ角β１以上であるか否かが判別
される。このＰ３の判別でＹＥＳのときは、Ｐ４におい
て、補正係数Ａ（＞１）がスリップ角βに基づいて決定
される。次いで、Ｐ５において、ヨ−レ−ト特性項の制
御ゲインＣ２に補正係数Ａを乗算して、補正された制御
ゲインＣ２が決定される。これにより、補正後の制御ゲ
インＣ２は増大されて、同位相量増大補正となる。

【００４０】Ｐ５の後は、Ｐ６において、前記（１）式
あるいは（２）式に基づいて転舵比θＳが決定され、引
き続きＰ７において、後輪転舵角θＲが転舵比θＳに対
応したものとなるように、転舵比変更機構２０が制御さ
れる。

【００４２】前記Ｐ３の判別でＮＯのときは、Ｐ４、Ｐ
５での補正を行なうことなく（補正係数は１）、Ｐ６で
の転舵比θＳが決定される。なお、Ｐ４、Ｐ５での処理
は、同位相量減少用特性項となる舵角特性項の制御ゲイ
ンＣ１を小さくするような補正を行なうものであっても
よく、Ｃ１、Ｃ２の両方の制御ゲインを補正を行なうも
のであってもよい。

【００４４】さて次に、転舵比変更機構２０の一例およ
びその周辺機構について説明する。図２に示すように、
後輪転舵機構１８は、転舵比可変機構２０が組込まれて
、油圧切換バルブ３２と、後輪操舵ロッド３４と、変位
伝達手段３６と、油圧パワ−シリンダ３８とを備えてい
る。転舵比可変機構２０は、出力ロッド４０と、ベベル
ギヤ４２と、揺動軸部材４４と、振子ア−ム４６と、連
結ロッド４８とを備えてなり、これら各部材は第３図に
示すようにケ−ス５０に収容されている。

【００８２】出力ロッド４０は、その軸線Ｌ３方向に摺
動可能にケ−ス５０に支持され、該軸線Ｌ３方向にスト
ロ−ク変位することによって、変位伝達手段３６を介し
て後輪操舵ロッド３４をその軸方向（車幅方向）に変位
せしめ、これにより、該後輪操舵ロッド３４の両端部に
連結された図示しない後輪を転舵するようになっている
。

【００８４】ベベルギヤ４２は、出力ロッド４０の軸線
Ｌ３と同じ軸の軸線Ｌ１まわりに回転可能にケ−ス５０
に支持されている。そして、該ベベルギヤ４２と噛合す
る伝達シャフト５２後端部のピニオン５２ａがハンドル
操舵により回転するに伴って上記軸線Ｌ１まわりに回転
するようになっている。すなわち、前輪舵角θＦは、前
輪転舵機構１４から伝達シャフト５２を介して後輪転舵
機構１８に入力されることとなる。

【００８６】揺動軸部材４４は、出力ロッド４０の軸線
Ｌ３と同軸となる位置（図示の位置）を取り得る軸線Ｌ
２を有し、揺動ギヤ５４に固設されている。この揺動ギ
ヤ５４は、制御ユニット２２によって制御されるサ−ボ
モ−タ５６の駆動により回転するウォ−ム５８と噛合し
て、軸線Ｌ２と交差する紙面に垂直な軸線まわりに回動
し、これにより揺動軸部材４４をも同時に回動せしめる
ようになっている。

【００８８】振子ア−ム４６は、揺動軸部材４４の軸線
Ｌ２まわりに揺動可能に該揺動軸部材４４に連結されて
いて、該振子ア−ム４６の軸線Ｌ４が、揺動軸部材４４
の回動軸線と揺動軸部材４４の軸線Ｌ２との交点を通る
よう、揺動軸部材４４への連結位置が定められている。

【００９０】連結ロッド４８は、出力ロッド４０の軸線
Ｌ３と平行な軸線Ｌ５を有しており、上記出力ロッド４
０、ベベルギヤ４２および振子ア−ム４６に連結されて
いる。出力ロッド４０への連結は、出力ロッド４０の端
部に固設されたレバ−４０ａに連結ロッド４８の一端部
を螺着することによってなされ、ベベルギヤ４２への連
結は、ベベルギヤ４２の軸線Ｌ１から距離ｒの点におい
て該ベベルギヤ４２に形成された挿通孔４２ａに連結ロ
ッド４８の他端部を挿通させることによってなされ、振
子ア−ム４６への連結は、連結ロッド４８の端部に全方
向回転可能に設けられたボ−ルジョイント部材６０の挿
通孔６０ａに振子ア−ム４６を挿通させることによって
なされている。

【００９２】したがって、連結ロッド４８は、出力ロッ
ド４０に対しては固定されているが、ベベルギヤ４２に
対しては軸線Ｌ５方向（すなわち軸線Ｌ３方向）に揺動
可能であり、振子ア−ム４６に対しては軸線Ｌ４方向（
図示の状態では軸線Ｌ３に直交する方向）に摺動可能で
ある。なお、振子ア−ム４６の軸線Ｌ４は、揺動軸部材
４４の回動により軸線Ｌ３の直交方向に対して傾き、こ
の傾いた方向に振子ア−ム４６が揺動することとなるが
、この場合においても軸線Ｌ３の直交方向の摺動成分を
含み、かつボ−ルジョイント部材６０の回転作用により
Ｌ４と軸線Ｌ５との挟角変化が吸収されるので、振子ア
−ム４６から連結ロッド４８へ伝達される力のうち軸線
Ｌ３の直交方向の成分は上記連結点において吸収され、
該方向の相対移動が可能となる。

【００９４】このように、転舵比可変機構２０における
振子ア−ム４６と連結ロッド４８との連結が、両者を軸
線Ｌ３の直交方向に相対移動可能となるようにしてなさ
れているので、振子ア−ム４６が回動したときの該振子
ア−ム４６と連結ロッド４８との連結点の軌跡は、軸線
Ｌ３を中心とする半径ｒの円筒の外周面上の円軌跡また
は楕円軌跡となる。

【００９６】図４は、揺動軸部材４４の軸線Ｌ２を出力
ロッド４０の軸線Ｌ３に対してθ傾けたとき（すなわち
、振子ア−ム４６の軸線Ｌ４を軸線Ｌ３の直交方向に対
してθ傾けたとき）の出力ロッド４０の変位のようすを
示す図である。図から明らかなように、振子ア−ム４６
が左右いずれの方向に揺動したとしても、その揺動量が
等しければ、振子ア−ム４６と連結ロッド４８との連結
点の変位は、軸線Ｌ３方向にそれぞれＳであり、出力ロ
ッド４０と連結ロッド４８は固定連結されているから出
力ロッド４０の変位も軸線Ｌ３方向にそれぞれＳとなる
。

【００９８】上述のように、図４に示す出力ロッド４０
の左右変位量は、振子ア−ム４６の揺動量が等しければ
それぞれＸで互いに等しくなるが、この変位量Ｘ自体は
、ハンドル操舵量が同じであり、これに伴うベベルギヤ
４２の回転量が同じであっても、θの大きさによって変
化する。したがって、前輪舵角θＦに対する後輪舵角θ
Ｒの割合となる転舵比θＳは、サ−ボモ−タ５６の作動
制御による揺動軸４６の傾きθの大きさの設定および変
更により、設定および変更することができる。さらに、
揺動軸部材４４は上記の如く反時計回りに傾かせるのみ
ならず時計回りにも傾かせることができ、この時にはベ
ベルギヤ４２の回転に対する出力ロッド４０の移動方向
が上記の場合と逆になる。これにより、ハンドルの操舵
もしくは、前輪に対し後輪を同位相にも逆位相にも転舵
させることができる。

【０１００】上記転舵比可変機構２０により設定および
変更された転舵比θＳは、図２に示すように、揺動軸部
材４４に取り付けられた転舵比センサ２８により、揺動
軸部材４４の傾きθに基づいて検出されるようになって
いる。

【０１０２】次に、転舵比可変機構２０以外の部分につ
いて説明する。まず、上記油圧切換バルブ３２はバルブ
ハウジング６２と該ハウジング６２内に該ハウジング６
２に対して上記出力ロッド４０の軸線Ｌ３と平行な軸線
Ｌ６方向に変位可能に収容されたスプ−ル６４とからな
っている。スプ−ル６４は変位伝達手段３６を介して出
力ロッド４０および後輪操舵ロッド３４によって変位せ
しめられる。このスプ−ル６４の変位によって油圧パワ
−シリンタ３８への油圧の供給が制御される。つまり図
示のバルブハウジング６２に対する中立位置から右方向
に変位すると油圧パワ−シリンダ３８の右油室６６へ油
圧が供給され、左方向に変位すると油圧パワ−シリンダ
３８の左油室６８へ油圧が供給される。

【０１０４】上記後輪操舵ロッド３４は上記出力ロッド
４０の軸線Ｌ３と平行な車幅方向に延び、かつその方向
に変位して図示しないタイロッド、ナックルア−ムを介
して左右両端に連結された図示しない後輪を転舵するも
のであり、上記変位は油圧パワ−シリンダ３８の油圧力
によって行われる。また、この後輪操舵ロッド３４には
センタリングバネ７０が設けられており、油圧切換バル
ブ３２や油圧パワ−シリンダ３８の油圧系に破損や故障
が生じて油圧パワ−シリンダ３８における油圧が消失し
た場合やこの後輪操舵装置１０の機械系に破損や故障が
生じそれによって上記油圧系をドレンに開放して油圧パ
ワ−シリンダ３８における油圧を消失させた場合に、こ
のセンタリングバネ７０によって後輪操舵ロッド３４を
中立位置つまり後輪が転舵されず直進状態にある位置に
位置決めし、いわゆるフェイルセ−フを図るように構成
されている。

【０１０６】上記油圧パワ−シリンダ３８は油圧力によ
って後輪操舵ロッド３４を車幅方向に変位させるもので
あり、ピストン７２が直接後輪操舵ロッド３４に固設さ
れ、このピストン７２の左右には左右の油室６８、６６
を形成するシ−ル部材７４、７６が配設されている。こ
のシ−ル部材７４、７６は油圧パワ−シリンダ３８のハ
ウジング７８に固定されかつ後輪操舵ロッド３４とは摺
動可能である。上記変位伝達手段３６は、出力ロッド３
４とスプ−ル６４と後輪操舵ロッド３４とに係合し、上
記出力ロッド４０の変位によって上記スプ−ル６４を所
定方向に変位させる方向に作動せしめられるとともに、
該スプ−ル６４の変位により生じる上記後輪操舵ロッド
３４の変位によって上記スプ−ル６４を上記と反対の方
向に変位させる方向に作動せしめられるように構成され
ている。

【０１０８】すなわち、この変位伝達手段３６は、縦レ
バ−と横レバ−とからなる十字レバ−で構成されており
、縦レバ−の一端Ａが出力ロッド４０に、他端Ｂが後輪
操舵ロッド３４に、横レバ−の一端Ｃが車体に固設され
た後輪操舵装置１０のケ−スに、他端Ｄが上記スプ−ル
６４に係合されている。上記係合端Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそ
れぞれ出力ロッド４０、後輪操舵ロッド３４およびスプ
−ル６４に対して軸線方向には移動不可能に、その他の
方向には移動可能にかつ回転可能に係合せしめられ、係
合端Ｃはボ−ルジョイントによって回転は可能にかつ移
動は不可能に係合されている。

【０１１０】上記出力ロッド４０が軸線Ｌ３方向にスト
ロ−ク変位することによって、変位伝達手段３６を介し
て後輪操舵ロッド３４をその軸方向に変位せしめ、これ
により、該後輪操舵ロッド３４の両端部に連結された図
示しない後輪を転舵するようになっているが、その転舵
量伝達の作動原理は、本発明と直接関係がなく、またこ
れについては特開平１−２７３７７２号公報に詳述され
ているので、その詳細な説明は省略する。なお、本発明
は、前輪転舵機構と後輪転舵機構との機械的連係を断っ
たもの、すなわち前輪転舵機構と後輪転舵機構とを電気
的に連係させるようにしたものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は後輪操舵装置の全体の概要を示す簡略平
面図。

【図２】図２は後輪転舵機構と転舵比変更機構部分の詳
細を示す斜視図。

【図３】図３は図２のＸ５−Ｘ５線断面図。

【図４】図４は転舵比変更機構の作動原理を説明する図
。

【図５】図５は同位相量減少用特性項としての舵角特性
項の特性を示す図。

【図６】図６はヨ−レ−ト特性項の特性を示す図。

【図７】図７は後輪のスリップ角とコ−ナリングパワ−
との対応関係を示す図。

【図８】図８は本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。

【符号の説明】

１２　　前輪 １４　　前輪転舵機構 １６　　後輪 １８　　後輪転舵機構 ２０　　転舵比変更機構 ２２　　制御ユニット ２４　　センサ（車速Ｖ） ２５　　センサ（舵角θＨ） ２６　　センサ（ヨ−レ−トＹ） ２８　　センサ（転舵比θＳ） ３０　　ハンドル ５２　　中間シャフト（連係機構） θＦ　　前輪舵角 θＲ　　後輪舵角 θＳ　　転舵比 Ｃ１　　制御ゲイン（舵角特性項）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ヨ−レ−トを収束させるためにヨ−レ
   −トが大きくなるほど後輪の同位相量を増大させるヨ−
   レ−ト特性項を有する転舵特性に基づいて、後輪転舵を
   制御するようにした車両の後輪操舵装置において、後輪
   のスリップ角とコ−ナリングパワ−との対応関係が非線
   形となる状態となる走行領域であることを検出する走行
   領域検出手段と、前記走行領域検出手段によって前記非
   線形となる走行領域であることが検出されたとき、後輪
   の同位相量を増大させる増大手段と、を備えていること
   を特徴とする車両の後輪操舵装置。
2. 【請求項２】　　請求項１において、前記転舵特性が、
   前記ヨ−レ−ト特性項の他に、後輪の同位相量を減少さ
   せるための同位相量減少用特性項を備えているもの。
3. 【請求項３】　　請求項２において、前記増大手段が、
   前記ヨ−レ−ト特性項の制御ゲインが大きくなるように
   補正するもの。
4. 【請求項４】　　請求項２において、前記増大手段が、
   前記同位相量減少用特性項の制御ゲインが小さくなるよ
   うに補正するもの。
5. 【請求項５】　　請求項１において、前記走行領域検出
   手段が、車速とハンドル舵角とに基づいて前記非線形と
   なる走行領域を検出するもの。
6. 【請求項６】　　請求項３において、前記ヨ−レ−ト特
   性項の制御ゲインが、車速とハンドル舵角とをパラメ−
   タとする関数として設定されているもの。
7. 【請求項７】　　請求項４において、前記同位相量減少
   用特性項が、車速とハンドル舵角とをパラメ−タとする
   関数として設定されているもの。